Étude comparative de Pseudomonas spp. producteurs de phénazines d'intérêt dans le biocontrôle des maladies de la pomme de terre

Abstract

La rhizosphère, la zone du sol sous l'influence des racines, est colonisée par de nombreux micro-organismes, comme les Pseudomonas spp. phytobénéfiques. Ces bactéries Gram-négatives protègent les plantes contre les agents phytopathogènes du sol, notamment en produisant des composés antibiotiques. Certaines souches sont capables de produire des dérivés phénaziques, comme l’acide phénazine-1-carboxylique (PCA), le phénazine-1-carboxamide (PCN), l’acide 2-hydroxyphénazine-1-carboxylique (2-OH-PCA) et le 2-hydroxyphénazine (2-OH-PHZ). Ces modules possèdent une forte activité oxydo-réductrice et inhibent la croissance de nombreux agents phytopathogènes. De plus, ces molécules améliorent la survie et la persistance dans la rhizosphère des bactéries les produisant. Le but de cette thèse était d’étudier la diversité mondiale des Pseudomonas spp. producteurs de phénazines d’intérêt dans le biocontrôle des maladies de la pomme de terre. Le premier objectif de cette thèse était d’explorer la diversité mondiale des Pseudomonas spp. producteurs de phénazines au niveau génomique. Nous avons créé une collection de 63 souches, isolées de 17 pays répartis sur quatre continents. Les 63 souches appartiennent à quatre sous-groupes différents du complexe d’espèce P. fluorescens, les sous-groupes P. chlororaphis, P. fluorescens, P. gessardii et CMR12a/CMR5c. Les génomes ont été séquencés par la technologie PacBio RS II. L’analyse comparative des génomes a révélé une diversité génomique très importante, avec un pangénome de plus de 25 000 gènes codant des protéines et une myriade de traits phytobénéfiques impliqués dans le biocontrôle, la promotion de la croissance des plantes et la rhizocompétence. Le second objectif de cette thèse était de comprendre le rôle joué par les phénazines et la diversité des traits phytobénéfiques dans le biocontrôle de l’oomycète Phytophthora infestans, la bactérie Gram-positive Streptomyces scabies et l’ascomycète Verticillium dahliae par les Pseudomonas spp. producteurs de phénazines. Nous avons étudié l’antagonisme des 63 souches vis-à-vis de ces trois agents pathogènes de la pomme de terre grâce à des tests de confrontation, et nous avons quantifié la production de dérivés phénaziques chez les 63 souches. Globalement, les 63 souches présentent des aptitudes contrastées pour inhiber la croissance des trois agents pathogènes. Les souches des sous-groupes P. chlororaphis et CMR12a/CMR5c sont plus efficaces pour inhiber la croissance de P. infestans que les souches du sous-groupe P. fluorescens. Pour S. scabies, on n’observe aucune tendance notable entre les différents sous-groupes, avec des souches très efficaces et d’autres peu efficaces à l’intérieur d’un même sous-groupe. Enfin, les souches productrices de PCA du sous-groupe P. fluorescens, ainsi que les souches productrices de PCN du sous-groupe P. chlororaphis sont les plus efficaces pour inhiber la croissance de V. dahliae. Nos résultats suggèrent que ces différences sont liées, en partie, à la quantité et à la nature des dérivés phénaziques produits. D’autres traits phytobénéfiques participent également à l’inhibition de ces agents phytopathogènes. Les résultats obtenus dans le cadre de cette thèse ont permis d’explorer la diversité mondiale des Pseudomonas spp. producteurs de phénazines et de mieux comprendre les mécanismes en jeu dans l’inhibition des trois agents pathogènes de la pomme de terre étudiés. Ceci devrait permettre plus aisément la sélection d’agents de biocontrôle performants et versatiles pour protéger les cultures de pomme de terre. Une souche prometteuse (P. chlororaphis subsp. piscium ChPhzTR44) a d’ailleurs été identifiée dans cette étude, capable d’inhiber efficacement la croissance des trois agents phytopathogènes. De plus, cette souche est une bonne colonisatrice de la rhizosphère de pomme de terre. D’autres études en présence de la plante vont néanmoins être nécessaires pour déterminer, si réellement cette souche est un agent de biocontrôle intéressant dans un contexte agricole. Mots-clés : Pseudomonas spp., Phytophthora infestans, Streptomyces scabies, Verticillium dahliae, biocontrôle, phénazine, séquençage de nouvelle génération, génomique comparative, HPLC.